Eine QPU (Quantum Processing Unit) ist das quantenhardwaretechnische Äquivalent zu einer CPU. Es ist das physische Gerät, das Qubits speichert und Quantengatteroperationen ausführt. Zu den aktuellen QPU-Technologien zählen supraleitende Qubits (IBM, Google, Rigetti), Qubits mit gefangenen Ionen (IonQ, Quantinuum), photonische Qubits (PsiQuantum, Xanadu) und neutrale Atome (QuEra, Pasqal). Jede Technologie hat unterschiedliche Kompromisse bei Qubit-Anzahl, Gattergenauigkeit, Konnektivität und Kohärenzzeiten. QPUs arbeiten bei kryogenen Temperaturen (supraleitend) oder im Vakuum (gefangene Ionen). Der Zugang wird typischerweise über Cloud-APIs bereitgestellt. Das Ausführen von Schaltkreisen auf einer realen QPU bringt im Vergleich zu Simulatoren stets Rauschen, Transpilations-Overhead und Warteschlangenzeiten mit sich.
Verwandte Begriffe
Qubit
FundamentalsDie grundlegende Einheit der Quanteninformation — das Quantenanalogon zum klassischen Bit.
NISQ
HardwareNoisy Intermediate-Scale Quantum — Geräte mit 50–1000 Qubits ohne vollständige Fehlerkorrektur.
T1 / T2-Zeit
HardwareT1 ist die Energierelaxationszeit des Qubits; T2 ist die Kohärenzzeit (Dephasierung). Beide begrenzen die Schaltkreisdauer.
Fidelität
MetricsEin Maß (0 bis 1) dafür, wie nahe eine tatsächliche Quantenoperation oder ein Quantenzustand am idealen Ziel liegt.
Transpilation
HardwareDer Prozess des Kompilierens eines Quantenschaltkreises in den nativen Gattersatz und die Qubit-Konnektivität eines bestimmten Geräts.